月球遭受出乎意料的撞击,新的月球重力地图揭示

Ebb和Flow双探测器的新测量结果加强了月球起源主流理论的证据

旧金山——美国宇航局(NASA)的两艘宇宙飞船发现,月球和内太阳系的其他岩石天体遭受了远比之前认为的更剧烈的远古撞击。

美国宇航局(NASA)的Grail双探测器创建了月球的超精确重力地图,揭示其地壳几乎完全被粉碎。研究人员表示,这一惊人发现表明,地球、水星、金星和火星在数十亿年前也经历了类似的撞击。

Grail首席研究员、麻省理工学院的玛丽亚·祖伯在12月5日于美国地球物理联合会秋季年会上举行的新闻发布会上表示,这一发现“真正打开了一扇窗,让我们了解所有类地行星表面在早期历史中是多么暴力的场所”。


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祖伯补充说,新的结果揭示了月球是如何形成的,并且可能有助于科学家更好地理解今天在火星上可能存在生命的地方,如果生命曾经存在的话。[图解:Grail探测器如何工作]

编队飞行

耗资4.96亿美元的Grail任务于2011年9月发射,旨在以前所未有的精度绘制月球的重力场。

这对双探测器,名为Ebb和Flow,以编队形式绕月飞行,探测因月球山脉、陨石坑和地下质量集中而引起的它们之间距离的微小变化。

Grail团队利用这些测量数据创建了一张新的月球重力地图,研究人员表示,这是有史以来为天体生成的同类地图中分辨率最高的。它揭示了一些关于月球的有趣信息。

首先,月球地壳非常多孔,表明它在很久以前就被无数次撞击所破坏。地壳也比之前认为的要薄——只有21到27英里(34到43公里),而早期的估计范围为30到40英里(48到64公里)。

支持大碰撞理论

Ebb和Flow还发现月球表面下有许多大型线性结构,长度可达300英里(480公里)。这些固化岩浆的地下“岩墙”被陨石坑覆盖,表明它们早于月球的大部分剧烈撞击。

研究人员表示,只有当月球地壳扩张,为岩浆腾出空间时,岩墙才可能形成。如果月球内部正在升温和膨胀,就会发生这种情况,正如月球起源的主流理论——大碰撞假说——所预测的那样。

这种观点认为,大约45亿年前,一个火星大小的天体撞击了地球,月球是由我们星球被炸入太空的碎片凝聚而成的。

科罗拉多矿业学院的Grail客座科学家杰夫·安德鲁斯-汉纳说:“从碎片中建造月球的过程应该会导致月球内部较冷,外部较热的情况。然后自然而然地发生的是,内部将在最初的十亿年里升温和膨胀。”

安德鲁斯-汉纳补充说:“这在很久以前就已被理论预测,但在获得Grail数据之前,一直没有直接的观测证据来支持早期月球扩张的时期。”

火星生命在地下深处?

祖伯说,Grail对内太阳系早期暴力历史的揭示表明,其岩石行星的上地壳高度且深度破裂。

这种裂缝可能为液体提供通道,或许可以解释一些科学家认为很久以前在火星表面存在过的海洋发生了什么。

祖伯说:“那个海洋很可能在地下。”

祖伯说:“随着火星表面多年来逐渐干涸,这种地下水可能为表面微生物提供了避难所,如果它们曾经存在的话。微生物‘可能已经深入火星地壳深处’。”

Ebb和Flow在五月份结束了它们的主要科学任务,目前正在执行一项将于十二月中旬结束的扩展任务。此后不久,它们将被有意撞击到月球表面;研究人员表示,具体地点和时间仍在制定中。

今天展示的结果来自主要任务。在扩展阶段,航天器甚至更靠近月球运行——平均高度为14英里(23公里),而不是34英里(55公里)——因此Grail团队认为重力地图将会变得更好。

美国宇航局(NASA)喷气推进实验室位于加利福尼亚州帕萨迪纳的Grail项目科学家兼共同研究员萨米·阿斯马尔说:“我们期待未来会有更多令人兴奋的结果,敬请期待。”

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Mike Wall has been writing for Space.com since 2010. His book about the search for alien life, “Out There,” was published on Nov. 13, 2018. Before becoming a science writer, Michael worked as a herpetologist and wildlife biologist. He has a Ph.D. in evolutionary biology from the University of Sydney, Australia, a bachelor’s degree from the University of Arizona, and a graduate certificate in science writing from the University of California, Santa Cruz.

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